DE2505513B1

DE2505513B1 - Fluessigkristall-zelle mit glaslotverschluss

Info

Publication number: DE2505513B1
Application number: DE19752505513
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Phys Dr Mueller; Christoph Dipl-Ing Rotter; Wolfgang Dipl-Ing Dr Welsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-02-10
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1976-08-05
Also published as: GB1485658A; JPS51106452A; FR2300350A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall (FK)-ZeIIe, bei der sich eine FK-Schicht zwischen mindestens zwei auf ihren Innenflächen jeweils mit elektrisch leitenden Belägen (Elektroden) versehenen Platten befindet, die zueinander parallel in einem bestimmten Abstand angeordnet und an ihren Randzonen mittels eines Glaslotverschlusses hermetisch dicht miteinander verbunden sind.

Die Lebensdauer einer Flüssigkristall (FK)-Anzeige hängt wesentlich von der Güte der Platten-Abdichtung ab. Die bisher verwendeten Klebermittel wie aushärtbare Kunstharze sind zwar relativ einfach zu handhaben, reagieren jedoch irreversibel mit dem Flüssigkristall und lassen allmählich Luftfeuchtigkeit und Luftsauerstoff in die Zelle eindringen, so daß der FK im Laufe der Zeit seine Qualitäten verliert und schließlich vollkommen unbrauchbar wird. Außerdem besteht bei hohen Temperaturen die Gefahr, daß der FK zwischen Platte und Kleber ausläuft.
Aus diesem Grund ist man in jüngerer Zeit auch dazu

ίο übergegangen, die Zelle mit Glaslot zu versiegeln. Ein solcher praktisch nur aus anorganischen Bestandteilen zusammengesetzter Verschluß greift die FK-Schicht selbst nicht an, schützt sie auch langzeitlich vor Umgebungseinflüssen, verlangt allerdings mehrere aufwendige und insbesondere zeitraubende Fertigungsschritte. So hat man zunächst in einem Siebdruckverfahren eine aus Glaslotstückchen und einem organischen Binder gebildete Lotpaste auf eine Platte in Form eines Rahmens aufzutragen. Dieser Glaslotrahmen muß sodann in aller Regel ein erstes Mal erhitzt werden, um das organische Bindemittel durch möglichst rückstandsfreie Verbrennung zu entfernen und das verbliebene Lot im Hinblick auf die folgenden Arbeitsgänge zu fixieren (»Vorverschmelzen« bzw. »Vorverglasen«). Erst hiernach kann die zweite Platte dem Rahmen aufgelegt und die so erhaltene Einheit in einem zweiten Schmelzprozeß endgültig zu einer dichten Zelle verbunden werden. Eine detaillierte Beschreibung der Glaslottechnik findet sich beispielsweise in der DT-OS 22 54 940.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer FK-Zelle mit einem Glaslotverschluß, der zeitsparender in vergleichsweise wenigen, bequemen Arbeitsgängen hergestellt werden kann und ferner auch mit keinerlei Rückständen belastet ist. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einer FK-Zelle der eingangs genannten Art der Glaslotverschluß aus einer mit den Platten verschmolzenen Glasfaser besteht.

Eine Glaslotfaser enthält keinen organischen Binder,

so daß hier die Schritte des Siebdruckes und des Vorverglasens entfallen. Statt dessen hat man die Faser zur Bildung des gewünschten Rahmens einfach an die entsprechenden Stellen auf dem Rand der einen Platte zu legen, mit der anderen Platte zu beschweren und sie unter Hitzeeinwirkung zu verschmelzen. Im Ergebnis ist bei Wahrung aller Vorzüge einer Glaslotversiegelung der Siegelprozeß selbst gegenüber den herkömmlichen Techniken wesentlich vereinfacht und verkürzt.

Es ist in der bereits genannten Offenlegungsschrift an sich schon diskutiert worden, dem Glaslot unter anderem Glasfasern hinzuzufügen. Diese Fasern dienen jedoch lediglich als feste Distanzierungselemente und sind ausschließlich als Zusätze zu einem herkömmlich gebildeten Glaslot vorgesehen. Die Verwendung von Glasdrähten als Abstandselemente ist auch schon aus der DT-OS 22 47 250 bekannt, dort erfüllen die Glasdrähte allerdings keine Abdichtfunktion und sind zudem wegen zu großer Bruchneigungen als ungünstig hingestellt.

Bei Bedarf kann die Lage des erfindungsgemäß vorgesehenen Glaslotfaserrahmens dadurch fixiert werden, daß man an geeigneten Stellen der Platten-Randzone Erhebungen aus einem kristallisierenden Glaslot bildet oder Aufwerfungen durch Laser-Beschluß (»Glaskrater«, vgl. hierzu DT-OS 23 44 050) erzeugt.

Unter Umständen reicht es auch aus, die Faserlagen einfach durch in die Platte eingebrachte Vertiefungen, beispielsweise durch Einritzen von Linien, vorzugeben.
Wollte man die mechanische Festigkeit des vorge-

schlagenen Glaslotfaserrahmens erhöhen, so empfiehlt es sich, der Faser einen Hartglas- oder Metallkern, vorzugsweise Goldkern zu geben. Dabei sollte der Kerndurchmesser etwa ein Zehntel des Faserdurchmessers betragen.

Die beständigen Faserkerne wie auch die Fixierungserhebungen aus kristallisierendem Glaslot können zugleich auch zur Einstellung eines bestimmten Abstandes zwischen den beiden Platten herangezogen werden. Die gewünschte Plattendistanz ließe sich aber auch so einstellen, daß Distanzstücke vor dem Schmelzen zwischen die Platten geschoben und nach dem Schmelzvorgang, wenn sich die obere Platte abgesenkt hat, wieder entfernt werden.

Beleuchtet man die FK-Schicht nicht von vorn oder hinten, sondern mit einer seitlich aufgestellten Lichtquelle durch den Verschlußrahmen hindurch (DT-OS 23 10 219), so könnte man auf Grund von Mehrfachreflexionen besonders hohe Lichtausbeuten erwarten. Der tatsächliche Gewinn ist bei Einsatz von Glaslotver-Schlüssen bislang jedoch nur gering gewesen: Beim Verbrennen des organischen Lot-Binders bleiben zwangsläufig Löcher und Einschlüsse zurück, die bei Bestrahlung als Streuzentren wirken und somit die Beleuchtung der anzuzeigenden FK-Bereiche in einem erheblichen, nicht kontrollierbaren Ausmaß behindern. Demgegenüber ist die Abdichtung einer erfindungsgemäßen FK-Zelle von irregulären, lichtstreuenden Störstellen vollkommen frei, so daß hier die an sich günstige Seiteneinstrahlung voll zur Wirkung kommen und zu einem optimalen Kontrast-Verhältnis führen kann.

Der an sich schon relativ geringe Zeitaufwand für die Herstellung einer erfindungsgemäßen FK-Zelle kann noch weiter reduziert werden, wenn man den Glaslotfaserrahmen durch Infrarot (IR)-Licht zum Schmelzen bringt. Hierzu hat die Faser nur entsprechend präpariert zu sein, d. h. mit einer die IR-Strahlung absorbierenden Substanz versetzt zu werden. Beispielsweise könnte man das Lot mit CuO anreichern. Der Schmelzvorgang dauert dann nur wenige Minuten statt Stunden und verlangt lediglich, daß die Platten auf ca. 400° C vorgewärmt werden. Vergleicht man diese Temperatur mit den Haltetemperaturen von über 400° C bis 550° C bei den zum Stand der Technik zählenden Glaslottechniken (vgl. hierzu auch die zitierte DT-OS 22 54 940, insbesondere Tabelle 3), so stellt sich das IR-Schmelzen insgesamt als ein besonders rasches, die Schmelzpartner vergleichsweise gering belastendes Lötverfahren dar.

Wählt man für eine mit Fixierungserhebungen aus kristallisierendem Glaslot versehene erfindungsgemäße FK-Zelle die IR-Schmelzmethode, so sollte zweckmäßigerweise auch das kristallisierende Glaslot aus einem IR-schmelzbaren Werkstoff bestehen.

Die Erfindung soll nun an Hand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Einander entsprechende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen FK-Zelle, im Querschnitt,

F i g. 2 eine aus dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 herausgegriffene Platte, vor dem Schmelzen, in Draufsicht.

Für ein Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderliche Teile einer FK-Zelle, beispielsweise sämtliche Elektrodenzuleitungen, sind in der Zeichnung weggelassen.

Die dargestellte FK-Zelle besteht im einzelnen aus einer Vorderplatte 1 und einer zur Vorderplatte parallelen Rückplatte 2, die beide an ihren Innenseiten jeweils mit Elektroden (aus Segmenten 5 zusammengesetzte Vorderelektrode 3, Rückelektrode 4) versehen sind. Beide Platten sind in einem bestimmten Abstand zueinander über einen Glaslotfaserrahmen 6 hermetisch dicht miteinander verbunden. Die durch diese Verbindung entstandene Kammer enthält eine FK-Schicht 7 (Fig. 1).

Der F i g. 2 entnimmt man, daß der Glaslotfaserrahmen 6 aus gegeneinander gelegten Faserabschnitten 8 besteht. Die obere Rahmenlinie ist dabei von einer Öffnung 9 durchbrochen. Die öffnung dient zum Einfüllen des FK-Materials nach erfolgter Rahmenschmelzung und Reinigung der Kammer. Jeder Faserabschnitt enthält einen Au-Kern 10 und ist ferner durch Erhebungen 11 aus kristallisierendem Glaslot in einer vorbestimmten Lage fixiert.

Eine erfindungsgemäße FK-Zelle kann auf einfache Weise wie folgt zusammengesetzt werden: Zunächst bringt man die Glaslotfaser zur Bildung eines Rahmens in eine vorbestimmte, gegebenenfalls an einigen Stellen durch Erhebungen aus kristallisierendem Glaslot oder durch Laser erzeugte Glaskrater fixierte Lage am Innenflächen-Rand einer der beiden bereits mit ihren Elektroden versehenen Platten. Sodann wird die zweite Platte auf die Glaslotfaser gelegt. Schließlich schmilzt man den Glaslotfaserrahmen durch Wärmeeinwirkung und verbindet somit die beiden Platten hermetisch dicht miteinander. Die Schmelzwärme kann bei geeignet präparierter Glaslotfaser und gegebenenfalls geeignet präparierten kristallisierendem Glaslot durch IR-Bestrahlung erzeugt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. FIüssigkristaIl(FK)-Zelle, bei der sich eine FK-Schicht zwischen mindestens zwei auf ihren Innenflächen jeweils mit elektrisch leitenden Belägen (Elektroden) versehenen Platten befindet, die zueinander parallel in einem bestimmten Abstand angeordnet und an ihren Randzonen mittels eines Glaslotverschlusses hermetisch dicht miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Glaslotverschluß aus einer mit den Platten (1; 2) verschmolzenen Glasfaser (8) besteht.

2. FK-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Glaslotfaser (8) zwischen Erhebungen (11) aus kristallisierendem Glaslot befindet.

3. FK-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Glaslotfaser zwischen Laser erzeugten Aufwerfungen (»Kratern«) befindet.

4. FK-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaslotfaser (8) einen Hartglas- oder Metallkern, vorzugsweise Au-Kern, enthält.

5. FK-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Glaslotfaser-Material, das durch Infrarot(IR)-Bestrahlung zum Schmelzen gebracht werden kann.

6. FK-Zelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaslotfaser IR-absorbierende Bestandteile, vorzugsw eise CuO, enthält.

7. Verfahren zur Herstellung einer FK-Zelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Glaslotfaser zur Bildung eines Rahmens in eine vorbestimmte Lage am Innenflächen-Rand einer der beiden, bereits mit ihren Elektroden versehenen Platten gebracht wird, daß sodann die zweite der beiden Platten auf die Glaslotfaser gelegt wird und daß schließlich der Glaslotfaserrahmen durch Wärmeeinwirkung geschmolzen wird und so die beiden Platten hermetisch dicht miteinander verbunden werden.

8. Verfahren zur Herstellung einer FK-Zelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen des Glaslotfaserrahmens durch IR-Bestrahlung geschieht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Glaslotfaser auf die eine Platte diese mit Erhebungen aus kristallisierendem Glaslot versehen wird und daß nach dem Auflegen der zweiten Platte mit dem Glaslotfaserrahmen auch die Erhebungen durch Bestrahlung geschmolzen werden.